So revolutionär Glucagon-ähnliche Peptid-1-Medikamente (GLP-1) auch sind, sie halten im Körper dennoch nur eine begrenzte Zeit. Patienten mit Diabetes müssen in der Regel ein- oder zweimal täglich (Liraglutid) oder einmal pro Woche (Semaglutid) eine Injektion erhalten. Dies könnte eine ordnungsgemäße Diabetesbehandlung behindern, da die Therapietreue tendenziell abnimmt, je häufiger die Dosis verabreicht wird.
Aber was wäre, wenn eine einzige GLP-1-Injektion vier Monate lang wirken könnte?
Stanford-Ingenieure haben ein injizierbares Hydrogel-Depot entwickelt, das GLP-1 langsam freisetzt, während das Hydrogel allmählich „schmilzt wie ein Zuckerwürfel, der sich Molekül für Molekül in Wasser auflöst“, sagte Dr. Eric Appel, leitender Forscher des Projekts und außerordentlicher Professor für Materialien Wissenschaft und Technik in Stanford.
Bisher hat das Team das neue Arzneimittelverabreichungssystem an Ratten getestet und geht davon aus, dass klinische Studien am Menschen innerhalb von zwei Jahren beginnen könnten.
Mathematische Modellierungen deuten darauf hin, dass eine Dosis Liraglutid die Exposition beim Menschen für 120 Tage oder etwa vier Monate aufrechterhalten könnte, so ihre Studie in Zellberichte Medizin.
„Die Patiententreue ist für die Diabetesversorgung von entscheidender Bedeutung“, sagte Alex Abramson, PhD, Assistenzprofessor in der Abteilung für Chemie- und Biomolekulartechnik am Georgia Tech, der nicht an der Studie beteiligt war. „Es ist sehr aufregend, ein potenzielles neues System zu haben, das mit einer einzigen Injektion vier Monate halten kann.“
Langwirksame Injektionsmittel haben einen langen Weg zurückgelegt
Das erste langwirksame Injektionsmittel – Lupron Depot, eine monatliche Behandlung für fortgeschrittenen Prostatakrebs – wurde 1989 zugelassen. Seitdem haben langwirksame injizierbare Depots die Behandlung und Behandlung von Erkrankungen revolutioniert, die von Arthrose im Knie über Schizophrenie bis hin zu Opioidkonsumstörungen reichen . Im Jahr 2021 genehmigte die US-amerikanische Food and Drug Administration Apretude – eine injizierbare Behandlung zur HIV-Präventionsprävention, die nur alle zwei Monate verabreicht werden muss, im Vergleich zur täglichen Gabe bei der entsprechenden Pille. Weitere neue und innovative Entwicklungen sind im Gange: Forscher der University of Connecticut arbeiten an einem transdermalen Mikronadelpflaster – mit vielen winzigen, mit Impfstoffen beladenen Nadeln –, das im Laufe der Zeit mehrere Dosen eines Impfstoffs liefern könnte, ohne dass Auffrischimpfungen erforderlich wären.
In Stanford hat Appels Labor jahrelang damit verbracht, Gele für die Medikamentenverabreichung zu entwickeln. Sein Team verwendet eine Klasse von Hydrogelen namens Polymer-Nanopartikel (PNP), die aus schwach gebundenen Polymeren und Nanopartikeln besteht, die sich mit der Zeit langsam auflösen können.
Ziel ist es, mit langwirksamen Formulierungen eine seit langem bestehende Herausforderung zu bewältigen: eine gleichmäßige Freisetzung zu erreichen. Da das Hydrogel „selbstheilend“ ist – es kann Schäden reparieren und seine Form wiederherstellen – ist es weniger wahrscheinlich, dass es platzt und seine Wirkstoffladung zu früh freisetzt.
„Unsere PNP-Hydrogele besitzen eine Reihe wirklich einzigartiger Eigenschaften“, sagte Appel. Tierversuchen zufolge weisen sie eine „ausgezeichnete“ Biokompatibilität auf und könnten mit einer Vielzahl von Medikamenten wirken. In Proof-of-Concept-Studien an Mäusen haben Appel und sein Team gezeigt, dass diese Hydrogele auch dazu verwendet werden könnten, Impfstoffe länger haltbar zu machen, Krebsimmuntherapien direkt zu Tumoren zu transportieren und Antikörper zur Vorbeugung von Infektionskrankheiten wie SARS-CoV-2 abzugeben .
Obwohl sich die jüngste Studie zu GLP-1 auf die Behandlung von Typ-2-Diabetes konzentrierte, könnte dieselbe Formulierung auch zur Behandlung von Fettleibigkeit verwendet werden, sagte Appel.
Die Forscher testeten die Technologie mit zwei GLP-1-Rezeptoragonisten – Semaglutid und Liraglutid. Bei Ratten hielt eine Dosis die therapeutischen Serumkonzentrationen von Semaglutid oder Liraglutid über 42 Tage aufrecht. Bei Semaglutid wurde ein erheblicher Teil schnell freigesetzt, gefolgt von einer kontrollierten Freisetzung. Liraglutid hingegen wurde mit der Auflösung des Hydrogels allmählich freigesetzt. Dies deutet darauf hin, dass das Liraglutid-Hydrogel möglicherweise besser vertragen wird, da ein plötzlicher Anstieg der Arzneimittelserumkonzentration mit Nebenwirkungen verbunden ist.
Die Forscher verwendeten pharmakokinetische Modelle, um vorherzusagen, wie sich Liraglutid bei Menschen mit einem größeren Injektionsvolumen verhalten würde, und stellten fest, dass eine Einzeldosis die therapeutischen Werte etwa vier Monate lang aufrechterhalten konnte.
„In Zukunft wird es wichtig sein, festzustellen, ob eine stoßweise Freisetzung aus der Formulierung irgendwelche Nebenwirkungen verursacht“, bemerkte Abramson. „Darüber hinaus wird es darauf ankommen, die Injektionsmengen beim Menschen zu minimieren.“
Zunächst sind jedoch weitere Studien an größeren Tieren erforderlich. Als nächstes planen Appel und sein Team, die Technologie an Schweinen zu testen, deren Haut und endokrine Systeme denen des Menschen am ähnlichsten sind. Wenn diese Studien gut verlaufen, könnten klinische Studien am Menschen innerhalb von zwei Jahren beginnen, sagte Appel.
Quellen
Eric Appel, PhD, ist außerordentlicher Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen an der Stanford University, und Alex Abramson, PhD, ist Assistenzprofessor in der Abteilung für Chemie- und Biomolekulartechnik an der Georgia Tech.
